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MySQL隔離級(jí)別和鎖機(jī)制的深入講解

更新時(shí)間：2021年08月10日 17:30:04 作者：番茄炒蛋1

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于MySQL隔離級(jí)別和鎖機(jī)制的相關(guān)資料,主要包括深入理解MySQL隔離級(jí)別和鎖機(jī)制使用實(shí)例、應(yīng)用技巧、基本知識(shí)點(diǎn)總結(jié)和需要注意事項(xiàng),需要的朋友可以參考下

簡述:

我們的MySQL一般會(huì)并發(fā)的執(zhí)行多個(gè)事務(wù),多個(gè)事務(wù)可能會(huì)并發(fā)的對(duì)同一條或者同一批數(shù)據(jù)進(jìn)行crud操作;可能就會(huì)導(dǎo)致我們平常所說的臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀這些問題.

這些問題的本質(zhì)都是MySQL多事務(wù)并發(fā)問題,為了解決多事務(wù)并發(fā)問題,MySQL設(shè)計(jì)了鎖機(jī)制、MVCC多版本并發(fā)控制隔離機(jī)制、以及事務(wù)隔離機(jī)制,用一整套機(jī)制來解決多事務(wù)并發(fā)所出現(xiàn)的問題.

1. 事務(wù)的四大特性

特性	特點(diǎn)
Atomicity(原子性)	事務(wù)是不可分割的,其對(duì)數(shù)據(jù)的修改,要么全都執(zhí)行,要么全都不執(zhí)行
Consistency(一致性)	在事務(wù)提交的前后的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都必須是一致的
Isolation(隔離性)	在多事務(wù)并發(fā)時(shí),保證事務(wù)不受并發(fā)操作影響的"獨(dú)立"環(huán)境執(zhí)行,這就意味著事務(wù)處理過程中的中間狀態(tài)對(duì)外部是不可見的,反之亦然
Druability(持久性)	指事務(wù)一旦提交,數(shù)據(jù)就持久化保存到磁盤中不會(huì)丟失

2.多事務(wù)并發(fā)帶來的問題

問題	現(xiàn)象	描述
臟讀	A事務(wù)正在對(duì)一條記錄做修改,在A事務(wù)完成并提交前,這條記錄的數(shù)據(jù)就處于不一致的狀態(tài)(有可能回滾也有可能提交),與此同時(shí),B事務(wù)也來讀取同一條記錄,如果不加控制,B事務(wù)讀取了這些"臟"數(shù)據(jù),并據(jù)此作進(jìn)一步處理,就會(huì)產(chǎn)生未提交的數(shù)據(jù)以來關(guān)系	一個(gè)事務(wù)中讀取到另一個(gè)事務(wù)尚未提交的數(shù)據(jù),不符合一致性要求
不可重復(fù)讀	一個(gè)事務(wù)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個(gè)時(shí)間,再次讀取以前讀過的數(shù)據(jù),卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了改變或某些記錄已經(jīng)被刪除了	一個(gè)事務(wù)中多次讀取的數(shù)據(jù)不一致,原因是收到其他事務(wù)已提交update的干擾,不符合隔離性
幻讀	一個(gè)事務(wù)按相同的查詢條件重新讀取以前查詢過的數(shù)據(jù),卻發(fā)現(xiàn)其他事務(wù)插入滿足其查詢條件的新數(shù)據(jù)	一個(gè)事務(wù)中多次讀取的數(shù)據(jù)不一致,原因是受其他事務(wù)已提交insert/delete的干擾,不符合隔離性

3.事務(wù)的隔離級(jí)別

臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀,其實(shí)都是MySQL讀一致性問題,必須由數(shù)據(jù)庫提供一定的事務(wù)隔離機(jī)制來解決.

隔離級(jí)別	臟讀	不可重復(fù)讀	幻讀
Read uncommitted(讀未提交)	√	√	√
Read committed(讀已提交)	×	√	√
Repetatble read(可重復(fù)讀)(MySQL默認(rèn))	×	×	√
Serializable(串行化)	×	×	×

查看當(dāng)前數(shù)據(jù)庫的事務(wù)隔離級(jí)別:show variables like ‘tx_isolation';

設(shè)置事務(wù)隔離級(jí)別:set tx_isolation='隔離級(jí)別'

4.演示不同隔離級(jí)別出現(xiàn)的問題

mysql版本:5.7.34

涉及表:

兩個(gè)MySQL客戶端

客戶端A <===================> 客戶端B(下面每張圖片兩個(gè)客戶端皆以第一張圖命名為準(zhǔn)

讀未提交

1.1 設(shè)置事務(wù)隔離級(jí)別set tx_isolation=‘read-uncommitted';

1.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),

1.3 客戶端A只做查詢,客戶端B對(duì)id = 1的記錄做修改;

1.4 再兩個(gè)事務(wù)都未提交的情況下,事務(wù)A讀到了事務(wù)B修改后的數(shù)據(jù)

1.5 一旦客戶端B的事務(wù)因?yàn)槟撤N原因rollback,那么客戶端A查詢到的數(shù)據(jù)其實(shí)就是臟數(shù)據(jù),不符合一致性的要求

讀已提交

2.1 設(shè)置隔離級(jí)別讀已提交:set tx_isolation=‘read-committed';

2.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),

2.3 客戶端A只做查詢,客戶端B對(duì)id = 1的記錄做修改;

2.4 客戶端B未提交事務(wù)時(shí),客戶端A不能查詢客戶端B未提交的數(shù)據(jù),解決了臟讀的問題

2.5 當(dāng)客戶端B提交事務(wù)后,客戶端A再次對(duì)表進(jìn)行查詢,結(jié)果與上一步不一致,即產(chǎn)生了不可重復(fù)讀的問題,不符合隔離性

可重復(fù)讀

3.1 設(shè)置隔離級(jí)別可重復(fù)讀:set tx_isolation=‘repeatable-read';

3.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),

3.3 客戶端B修改表中數(shù)據(jù)然后提交;

3.4 客戶端A查詢表中數(shù)據(jù),并未出現(xiàn)與上一步不一致的問題,解決了不可重復(fù)讀的問題

3.5 在客戶端A中執(zhí)行update account set balance = balance - 100 where id = 1;blance并未有變成800-100=700;而是使用客戶端B提交后的數(shù)據(jù)來算的,所以是600;數(shù)據(jù)的一致性并沒有被破壞;可重復(fù)讀的隔離級(jí)別下使用的是MVCC機(jī)制,select操作不會(huì)更新版本號(hào),是快照讀(歷史版本),保證同一事務(wù)下的可重復(fù)讀;insert/update/delete會(huì)更新版本號(hào),是當(dāng)前讀(當(dāng)前版本)保證數(shù)據(jù)的一致性

3.6 客戶端B重新開啟一個(gè)事務(wù)插入一條數(shù)據(jù)后提交

3.7 在客戶端A中重新查詢表數(shù)據(jù),并沒有出現(xiàn)客戶端B剛才新增的數(shù)據(jù),沒有出現(xiàn)幻讀

3.8 驗(yàn)證幻讀:在客戶端A中,對(duì)id = 4 的數(shù)據(jù)做修改;可以更新成功;再次進(jìn)行查詢就能查詢出客戶端B新增的數(shù)據(jù),出現(xiàn)幻讀問題,不符合隔離性

串行化

4.1 設(shè)置隔離級(jí)別串行化:set tx_isolation=‘serializable';

4.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),

4.3 客戶端A先查詢表中id = 1的數(shù)據(jù)

4.4 在客戶端A事務(wù)未提交時(shí),客戶端B對(duì)表中id = 1 的數(shù)據(jù)做更新;由于客戶端A的事務(wù)并沒有提交,客戶端B的更新動(dòng)作將會(huì)阻塞至到客戶端A提交事務(wù)或者超時(shí),超時(shí)SQL報(bào)錯(cuò):Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction

4.5 在客戶端B中更新id = 2 的數(shù)據(jù)卻可以成功,說明在串行化的隔離級(jí)別下,innodb的查詢也會(huì)被加上行鎖;

4.6 如果客戶端A執(zhí)行的是一個(gè)范圍查詢,那么該范圍內(nèi)的所有行包括每行記錄所在的間隙區(qū)間范圍(就算該行未被插入也會(huì)加鎖,這種是間隙鎖)都會(huì)被加鎖,此時(shí)如果客戶端B對(duì)該范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)做任何操作都會(huì)被阻塞;所以就避免了幻讀;

4.7 串行化這種隔離級(jí)別并發(fā)性極低,所以再真實(shí)的開發(fā)很少會(huì)遇到,這也是MySQL為什么使用可重復(fù)讀作為默認(rèn)的隔離級(jí)別的重要原因

5.鎖機(jī)制

MySQL默認(rèn)的隔離級(jí)別是可重復(fù)讀,可是還是會(huì)出現(xiàn)幻讀問題;間隙鎖再某種情況下可以解決幻讀問題;

間隙鎖

概述:間隙鎖,鎖的就是兩個(gè)值之間的空隙.

假設(shè)表中數(shù)據(jù)如下:

那么間隙就有(4,10)、(10,15)和(15,正無窮)三個(gè)間隙;

1.1 設(shè)置隔離級(jí)別可重復(fù)讀:set tx_isolation=‘repeatable-read';

1.2 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),

1.3 在客戶端A執(zhí)行update account set balance = 1000 where id > 5 and id < 13 ;

1.4 在客戶端A未提交的時(shí)候,客戶端B是沒有辦法對(duì)這個(gè)范圍包含的所有行記錄(包括間隙行記錄)以及行記錄所在間隙里執(zhí)行insert/update操作,即4<id<=15這個(gè)區(qū)間內(nèi)都無法修改數(shù)據(jù),id = 15 同樣不能修改;

1.5 間隙鎖只有在可重復(fù)讀的隔離級(jí)別下才會(huì)生效

臨建鎖

概述:臨建鎖是行鎖和間隙鎖的結(jié)合,想上面那個(gè)4<id<=15就屬于臨建鎖;

無索引行鎖會(huì)升級(jí)成為表鎖

3.1 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),

3.2 在客戶端A執(zhí)行update account set balance = 1000 where name = ‘李四';

3.3 在客戶端A未提交的時(shí)候,客戶端B執(zhí)行update account set balance = 800 where id = 15 ;同樣會(huì)被阻塞至客戶端A提交或者超時(shí);

3.4 MySQL中的鎖主要是加載索引字段上,如果使用再非索引字段上,行鎖會(huì)升級(jí)成表鎖;

排他鎖

4.1 客戶端A和客戶端B各開啟一個(gè)事務(wù),

4.2 在客戶端A執(zhí)行select * from account where id = 1 for update ;

4.3 在客戶端A未提交的時(shí)候,客戶端B執(zhí)行update account set balance = 800 where id = 1 ;會(huì)被阻塞至客戶端A提交或者超時(shí);

結(jié)論:Innodb引擎實(shí)現(xiàn)了行鎖,雖然行鎖機(jī)制實(shí)現(xiàn)方面所帶來的性能損耗可能比表級(jí)鎖定會(huì)更高,但是再整體并發(fā)處理能力肯定要強(qiáng)于表級(jí)鎖;當(dāng)系統(tǒng)并發(fā)量高的時(shí)候,行級(jí)鎖和表級(jí)鎖相比就會(huì)有比較明顯的優(yōu)勢;但是行級(jí)鎖使用起來也比表級(jí)鎖復(fù)雜,當(dāng)我們使用不當(dāng)?shù)臅r(shí)候,可能會(huì)使行鎖的性能不僅不比表級(jí)鎖的性能高,甚至可能會(huì)更差.

為什么行鎖鎖定的粒度小,開銷反而會(huì)比表級(jí)鎖的開銷大?

因?yàn)楸砑?jí)鎖只需要找到當(dāng)前表就可以進(jìn)行加鎖,行鎖的話需要對(duì)表中記錄進(jìn)行掃描,直至掃描到需要加鎖的行才可以進(jìn)行加鎖,所以行鎖的開銷是比表級(jí)鎖的開銷要來得大的.

真實(shí)開發(fā)情況下對(duì)鎖優(yōu)化的一些建議: